تعريف الحاسوب الكمي .. ومميزاته وإستخداماته

كتابة: duaa mohe آخر تحديث: 06 يوليو 2021 , 16:51

ماهي الحوسبة الكمومية

إن الحوسبة الكمومية تعتبر مجال من مجالات الحوسبة التي تستهدف وتركز على تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر و التقنيات القائمة عليه، ويكون هذا التطور بناء على مبادئ نظرية الكم وهي النظرية التي تقوم بشرح سلوك الطاقة والمواد في مجال المستوى الذري ودون الذري، حيث أن أجهزة الكمبيوتر المستخدمة حالياً تقوم بتشفير المعلومات في وحدات تسمى وحدات البت التي تتجلى قيمتها في 0 أو 1 وهذا ما يحد من قدرتها، أما الحوسبة الكمومية فهي تستخدم كيوبتات كمومية، وتعرف أيضاً الحوسبة الكمومية بأنها هي الدراسة التي تتجلى فيها كيفية استخدام الظواهر في فيزياء الكم حتى يتم خلق طرق جديدة للحوسبة.

مميزات الحوسبة الكمومية

إن الحوسبة الكمومية لها مميزات عديدة منها:

  • إنها تتكون من كيوبتات على عكس الكمبيوتر العادي الذي يستخدم البت والذي يستخدم 1و0، حيث أن الكيوبت يكون أياً من هذين أو ممكن أن يكون عبارة عن تراكباً لكل من 1 و 0.
  • إن قوة أجهزة الحوسبة الكمومية تزداد بشكل كبير مع زيادة عدد وحدات البت.
  • إن الحوسبة الكمومية تتميز بالتراكب والتشابك اللتان تعتبران سمة أساسية من سمات فيزياء الكم، وهذا ما يكسب الأجهزة الكمومية بقدرتها على التعامل مع العمليات بسرعة كبيرة وتكون أعلى من سرعة الحواسيب التقليدية وباستهلاك طاقة أقل.

استخدامات الكمبيوتر الكمي

إن الكمبيوتر الكمومي يكتسب الكثير من قدرته على المعالجة عن طريق البتات التي تكون في حالات متعددة في وقت واحد، حيث أنه يستطيع أن يؤدي مهامه بواسطة استخدامه لمزيج من 1و0، لهذا فهو يستخدم في الأمور الهامة وفي كثير من المجالات منها:

  • تستخدم الحوسبة الكمومية بشكل فعال في المجالات المالية والشؤون العسكرية بالإضافة إلى مساهمتها بالاستخبارات وتصميم الأدوية وتصميم الفضاء والمرافق.
  • وتساهم الحوسبة الكمومية في الذكاء الاصطناعي والبحث عن البيانات الضخمة بالإضافة إلى التصنيع الرقمي.
  • تستخدم في تحسين الرادارات بسبب قدرتها على اكتشاف الأشياء كالصواريخ والطائرات.
  • تستخدم الحوسبة الكمومية في الحفاظ على نظافة المياه ويتم ذلك باستخدام المستشعرات الكيميائية.

الفرق بين الكمبيوتر الكمي والكمبيوتر الكلاسيكي

يعتبر الكمبيوتر الكمي هو من الأجهزة المتطورة والأكثر فعالية من الكمبيوتر الكلاسيكي وإن الفرق ما بين الكمبيوتر الكمي والكمبيوتر الكلاسيكي يتجلى في :

  • إن أجهزة الحواسيب الكمومية تعمل على معالجة المعلومات بشكل مختلف عن معالجة الحواسب الكلاسيكية والعادية للمعلومات.
  • تستخدم الحواسيب الكلاسيكية الترانزستورات والتي تكون متمثلة إما بـ 1 أو 0، بينما أجهزة الكمبيوتر الكمومية فهي تستخدم الكيوبتات والتي ممكن أن تكون أيضاً ممثلة بالرقم 1 أو 0 في الوقت نفسه.
  • إن زيادة عدد الكيوبتات وارتباطها ببعضها البعض في الكمبيوتر الكمي يزيد من قوة الحوسبة الكمية بشكل كبير، بينما في الكمبيوتر الكلاسيكي فإن زيادة الطاقة لديه تزيد مع ربط المزيد من الترانزستورات مع بعضها البعض.
  • إن أجهزة الحاسوب الكلاسيكية هي الخيار الأفضل لإنجاز المهام اليومية التي ممكن إتمامها بواسطة الكمبيوتر، أما أجهزة الحاسب الكمومية فهي رائعة جداً والخيار الأفضل لإجراء عمليات المحاكاة وتحليل البيانات، فعلى سبيل المثال التجارب الكيميائية والأدوية.
  • إن الكمبيوتر الكمومية أغلى بكثير من الكمبيوتر الكلاسيكي.
  • إن التطورات التي تنفذ على الحوسبية الكلاسيكية تتجلى في إضافة ذاكرة لتسريعها، بينما أجهزة الكمبيوتر الكمومية فهي تساعد في حل المشكلات المعقدة، مع العلم أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية من الممكن أن لا تقوم بتشغيل Microsoft Word بشكل أفضل إلا أنها تستطيع أن تحل المشكلات المعقدة بشكل سريع.
  • إن شركة جوجل أثبتت في عام 2019 أن الكمبيوتر الكمي يستطيع أن يحل المشكلة في غضون دقائق بينما الكمبيوتر الكلاسيكي فمن الممكن أن يستغرق ألف عام لحل المشكلة ذاتها.
  • إن الحوسبة الكلاسيكية تعتمد على المبادئ التي عبر عنها الجبر البولي والتي تعمل بمبدأ البوابة المنطقية حيث أن المعالجة للبيانات يجب أن تكون في حالة ثنائية حصرية إما 0 أو 1، بينما الكمبيوتر الكمومي فهو يعمل عن طريق بوابة منطقية ثنائية الوضع XOR ووضع يسمى QO1 أي القدرة على تغيير 0 إلى تراكب 0 و ، وفيه يتم استخدام عدد من الجسيمات الأولية والمقصود هنا بالجسيمات الأولية بأنها هي الإلكترونات أو الفوتونات.[2]

أول حاسوب كمومي

إن شركة IBM هي الشركة الأولى التي طرحت أول كمبيوتر كمومي تجاري، حيث أنه يمكن أن يتم توفير أجهزة حاسب شخصية تتميز بسرعتها الفائقة بملايين المرات من الحواسيب الكلاسيكية، وإن هذه الشركة قد أطلقت على هذا الكمبيوتر العملاق اسم IBM Q System One، وقد ذاعت عنه عندما شاركت في معرض الإلكترونيات الاستهلاكية التجاري الذي كان في مدينة لاس فيغاس، وإن الحاسب يتواجد ضمن مكعب حجمه 2.7متر*2.7 متر، وهذا المكعب مصنوع من الزجاج السميك، والهدف من هذا المكعب المصنوع من الزجاج هو منع الصوت الخارجي بالإضافة إلى أنه يمنع وصول تقلبات درجة الحرارة والإهتزازات إليه.

ما هو الانترنت الكمومي

إن الوسائل المتبعة في الوقت الحالي لحماية البيانات تعتمد على تشفيرها ويتم ذلك عن طريق معادلات رياضية التي لا يمكن حلها إلا بمفتاح رقمي، وإن مع التطور ووجود الحوسبة الرقمية فأصبح فك هذه الشيفرات أمر سهل والوصول إلى البيانات أمراً ممكناً، وإن لمواكبة هذا التطور قد ظهر الإنترنت الكمومي الذي يعمل على توليد معادلات ومفاتيح رقمية وهو الذي يستخدم فوتونات الضوء التي لا يمكن نسخها أبداً، وإن أي محاولة للنسخ أو التقليد فيؤدي هذا إلى وجود مشكلات، لهذا إن الهاكر لا يستطيع أن يفك شيفرة أو يقرآ الرسائل المشفرة كمياً، وإن الإنترنت الكمومي هو مكملاً للإنترنت العادي وليس بديلاً عنه، فهو وسيلة فعالة يعمل على ربط المعلومات بين الحواسيب الكمومية.

الأسئلة الشائعة حول الكمبيوتر الكمومي

إن من الأسئلة التي تطرح للاستفسار عن الكمبيوتر الكمومي هي:

  • ما الشركة التي كانت تُعرف باسم “Quantum Computer Services، Inc؟

كانت America Online (AOL) تُعرف سابقًا باسم Quantum Computer Services Inc، وقد بدأت هذه الشركة باسم مختلف عام 1985م وهو Quantum Computer Services، وقد تم إنشاء الشركة من قبل الموظفين الذين كانوا يعملون في شركة Control Video Corporation (CVC).

  • كيف يتم بناء حاسوباً كمياً؟

إن بناء جهاز كمبيوتر كمي يحتاج إلى وقتاً طويلاً بالإضافة إلى أنه غالي الثمن، حيث أن جوجل تعمل على بناء جهاز كمبيوتر كمي لسنوات وقد تم إنفاق المليارات من الدولارات لبنائه، وإن جوجل تتوقع أن يكون جهاز الكمبيوتر الكمي الخاص بها جاهزاً بحلول عام 2029م، مع العلم أن شركة IBM تتأمل وتسعى أن تبني وتحصل على كمبيوتر كمي يتميز بسعة 1000 كيلوبت بحلول عام 2023م.

  • كم تكلفة الكمبيوتر الكمي؟

لا تزال في وقتنا الحالي الحواسيب الكمومية باهظة الثمن، حيث أنها تكلف المليارات، وإن شركة Shenzhen SpinQ Technology التي تتخذ الصين مقراً لها حتى تمارس عملها في بيع الحاسوب الكمي لسطح المكتب والذي تكون قيمته 5 آلاف دولاراً للمستهلكين للمدارس والكليات، ونجد أن هذه الشركة قد باعت جهاز كمبيوتر كمي في العام الماضي مقابل 50.000.8 دولار.

  • ما مدى سرعة الكمبيوتر الكمي؟

أن الحواسيب الكمومية تكون أسرع بعدة مرات من الحواسيب الكلاسيكية، حيث أن جهاز الكمبيوتر الكمي أجرى من Google Sycamore عملية حسابية مما جعلته أسرع بـ 158 مرة من أسرع كمبيوتر في العالم.[1]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق